CN201490566U - 一种高功率的微片激光器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及高功率应用的微片激光器。本实用新型的高功率的微片激光器结构，包括激光泵浦源，其经过光学准直耦合元件进行准直并耦合至微片激光器的通光端面。其中，所述的微片激光器是胶合为一体的多个晶体片，所述的晶体片为薄片结构，所述的微片激光器的非通光端面可以镀低折射率膜层或者不镀膜，并与高导热材料体接触。本实用新型采用如上技术方案，通过一种简单合理的结构实现了大功率泵浦的小体积微片激光器。

Description

一种高功率的微片激光器结构

技术领域

本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及高功率应用的微片激光器。

背景技术

高功率固体激光器是激光技术发展的最主要方向之一。在高功率固体激光器***中，介质的热效应是首要解决的关键问题。由于介质的热效应不仅会引起热透镜、热应力，限制激光功率进一步提高，使激光光束质量下降，甚至会导致激光介质损坏。国内外采用了各种激光腔结构及泵浦方式来减弱其影响，但均存在各种不足。

实用新型内容

因此，本实用新型提出一种结构更加简单合理的高功率的微片激光器结构来实现。本实用新型的技术方案是：

本实用新型的高功率的微片激光器结构，包括激光泵浦源，其经过光学准直耦合元件进行准直并耦合至微片激光器的通光端面。其中，所述的微片激光器是胶合为一体的多个晶体片，所述的晶体片为薄片结构，所述的微片激光器的非通光端面可以镀低折射率膜层或者不镀膜，并与高导热材料体接触。

进一步的，所述的微片激光器的上、下层的非通光端面镀低折射率膜层，并与高导热材料体接触。或者，所述的微片激光器的上、下、前、后层的非通光端面镀折射率膜层，并与高导热材料体接触。

进一步的，所述的微片激光器的多个晶体片至少包括一激光增益介质片。

更进一步的，所述的微片激光器的多个晶体片还包括未掺杂的激光增益介质同质片，胶合于所述的激光增益介质片的前后通光端面。

再进一步的，所述的微片激光器还包括倍频晶体片。或者，所述的微片激光器还包括调Q晶体片。

进一步的，所述的高导热材料体为块状结构，设置于所述的微片激光器的非通光端面外侧。或者，所述的高导热材料体为中空的管状结构，设置于所述的微片激光器的非通光端面前后侧，并密封，管道内通冷却液体或者冷却气体。

进一步的，所述的激光泵浦源是高功率LD或LD阵列，所述的光学准直耦合元件是光纤准直棒或光学透镜耦合***，所述的高导热材料体是导热硅片。

本实用新型采用如上技术方案，通过一种简单合理的结构实现了大功率泵浦的小体积微片激光器。

附图说明

图1(a)是本实用新型的实施例1的结构示意图；

图1’(a)是本实用新型的微片激光器的示意图；

图1(b)是本实用新型的实施例2的结构示意图；

图1(c)是本实用新型的实施例3的结构示意图；

图2(a)是本实用新型的微片激光器的实施例1的结构示意图；

图2(b)是本实用新型的微片激光器的实施例2的结构示意图；

图2(c)是本实用新型的微片激光器的实施例3的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型采用光学加工方法将微片激光器加工成厚度超薄结构，在侧面镀上或胶合折射率较低的保护层，并采用高导热材料将薄片激光器包围或将薄片激光器置于流动的冷却液体或气体中以快速有效地将所产生的热量导热走，从而使其可在高泵浦功率下工作。

实施例1：

参阅图1(a)和图1’(a)所示，其中101为超薄的激光增益介质微片，102A和102B为与激光增益介质微片101材料相同但未掺杂激活离子的光学基质，微片激光器10就是由光学基质102A、激光增益介质微片101、光学基质102B胶合而成，S1、S2为激光器通光面的腔膜层，103为光纤准直棒或其它光学耦合***，104为高功率LD或LD阵列的泵浦源，105A、105B为具有高导热系数材料体。其中，d表示本实用新型微片激光器的微片厚度。微片激光器10非通光的两个侧面或四个侧面均为光学抛光面。此时如将微片激光器10的两个或四个非通光侧面抛光并镀上折射率较其低的保护膜层，如上下层S3、S4镀上折射率较其低的保护膜层，则将在微片激光器10形成类似波导结构，泵浦源104的LD光及振荡光将被限制在超薄的激光增益介质微片101内，从而获得高的腔内功率密度。如不镀低折射率保护层，则为普通结构。

本实用新型的原理是：高功率LD或LD阵列泵浦源104的泵浦光的快轴方向采用光纤棒或其他光学***准直为长条103，并泵浦本实用新型的超薄激光增益介质微片101；微片激光器10通过侧面抛光使其厚度d达到所设计波导薄片厚度或普通谐振腔所需最低厚度；光学基质102A、102B的材料与激光增益介质微片101相同，有利于激光增益介质微片101端面散热。高导热系数材料体105A、105B与微片激光器10紧密接触，从而可将微片激光器10中产生热量及时、有效导走；由于d值很小，如100μm左右，近似呈波导状态，同时泵浦光线状泵浦使微片激光器10有很大散热截面，从而可实现高功率泵浦与激光振荡。

如微片激光器10不为波导腔结构，可采用两侧抛光方式消去由于光学切割产生的损伤层，并可使晶体厚度减小到理论允许值，从而使晶体泵浦中心产生热量以最短垂直距离传递到导热层，从而可有效散热。如采用常用的激光晶体Nd:YVO4，其导热系数为5W/m/K，则厚度d越小越有利于散热。

实施例2：

参阅图1(b)所示，所述的高导热材料体105A、105B为中空的管状结构，设置于所述的微片激光器10的非通光端面前后侧，并密封。在管中通入流动的冷却液体或气体107对薄片式微片激光器10进行侧面冷却。其他与图1(a)所述的实施例1结构相似，不再赘述。

实施例3：

参阅图1(c)所示，微片激光器10四周镀上折射率较低的保护膜层形成微片式波导结构，泵浦光及振荡光在振荡腔内形成高功率密度获得较高增益。同时微片四周与高导热材料相连，以便其快速散热。其他与图1(a)所述的实施例1结构相似，不再赘述。

本实用新型的微片激光器可产生基波光输出，亦可产生脉冲、倍频、OPO等多种形式激光输出，各种材料通过深化光胶构成复合薄片式结构。例如：

参阅图2(a)所示，其中，201为倍频晶体，如KTP晶体；202为激光增益介质，如Nd:YVO4晶体，202A、202B为材料与激光增益介质202相同但未掺杂激活离子的光学基质，如YVO4晶体等。各光学元件通过光胶或深化光胶方式结为一体。在倍频晶体201前端面S1和光学基质202B的后端面S2镀激光腔膜，在微片激光器10的侧面S3、S4镀低折射率膜层或胶合高导热材料，如硅片等。

参阅图2(b)所示，301为激光增益介质，302为被动调Q晶体，303A、301B为材料与激光增益介质301相同但未掺杂激活离子的光学基质。各光学元件通过光胶或深化光胶方式结为一体。在光学基质301A前端面S2和光学基质301B的后端面S2镀激光腔膜，在微片激光器10的侧面S3、S4镀低折射率膜层或胶合高导热材料，如硅片等。

参阅图2(c)所示，其结构与图2(b)所示的相似，只是在激光增益介质301前端面S5及被动调Q晶体302的后端面S6镀激光腔膜层。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高功率的微片激光器结构，包括激光泵浦源，其经过光学准直耦合元件进行准直并耦合至微片激光器的通光端面，其特征在于：所述的微片激光器是胶合为一体的多个晶体片，所述的晶体片为薄片结构，并与高导热材料体接触。

2.根据权利要求1所述的微片激光器结构，其特征在于：所述的微片激光器的非通光端面还有镀低折射率膜层。

3.根据权利要求1所述的微片激光器结构，其特征在于：所述的微片激光器的上、下层的非通光端面镀折射率膜层，并与高导热材料体接触；或者，所述的微片激光器的上、下、前、后层的非通光端面镀低折射率膜层，并与高导热材料体接触。

4.根据权利要求1所述的微片激光器结构，其特征在于：所述的微片激光器的多个晶体片至少包括一激光增益介质片。

5.根据权利要求4所述的微片激光器结构，其特征在于：所述的微片激光器的多个晶体片还包括未掺杂的激光增益介质同质片，胶合于所述的激光增益介质片的前后通光端面。

6.根据权利要求5所述的微片激光器结构，其特征在于：所述的微片激光器还包括倍频晶体片。

7.根据权利要求5所述的微片激光器结构，其特征在于：所述的微片激光器还包括调Q晶体片。

8.根据权利要求1或3所述的微片激光器结构，其特征在于：所述的高导热材料体为块状结构，设置于所述的微片激光器的非通光端面外侧。

9.根据权利要求1或3所述的微片激光器结构，其特征在于：所述的高导热材料体为中空的管状结构，设置于所述的微片激光器的非通光端面前后侧，并密封，管道内通入冷却液体或者冷却气体。

10.根据权利要求1所述的微片激光器结构，其特征在于：所述的激光泵浦源是高功率LD或LD阵列，所述的光学准直耦合元件是光纤准直棒或光学透镜耦合***，所述的高导热材料体是导热硅片。

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